10. Химический состав минерала

В состав минералов входит большинство химических элементов периодической системы. Различают видообразующие элементы – Si, O, H, Al, Ca, Na, Mg, Cu, Pb, S, и др. Минералы представлены следующими основными типами химических соединений: простыми веществами или самородными элементами – самородная сера, графит, самородная медь, золото, платина и др.; оксидами и гидрооксидами: корунд Al2O3, рутил TiO2, куприт Cu2O и др.; солями различных кислородсодержащих и бескислородных кислот: галит NaCl, пирит FeS2, кальцит CaCO3, барит BaSO4 и др. Для многих солей характерны комплексные анионы (радикалы): в силикатах [SiO4]4+, в карбонатах [СО3]2-, в фосфатах [РО4]3- и др. Способность минералов к образованию соединений переменного состава называется изоморфизмом (греч. «изоа» – одинаковый; «морфо» – форма), который состоит во взаимном замещении атомов и ионов в кристаллических решетках минералов без нарушения их строения. Изоморфизм обусловлен близостью свойств атомов и ионов, а также воздействием температуры, давления, концентрацией компонентов. Пример. Изоморфный ряд группы плагиоклазов (кл. силикаты и п / кл. полевые шпаты), крайние члены которых альбит Na [AlSi3O8] и анортит Ca [Al2Si2O8].

11.Физические свойства минералов.

1. Цвет – окраска минералов м. б. нескольких видов:

- идиохроматическая – свойственна минералу (малахит, бирюза);

- аллохроматическая – привнесенная примесями других минералов или газовыми включениями (сердолик, розовый кварц);

-псевдохроматическая – ложная окраска, вызванная интерферен-й световых лучей, (иризация, побежалость);

Иризация – псевдоокраска, к-ая возникает внутри кр-ла. Иризация (от греч. íris — радуга), оптическое явление, заключающееся в появлении радужной игры цветов на гранях и плоскостях спайности некоторых минералов (например, кальцита, лабрадора, опала и др.) при прохождении света.

Побежалость – тонкая радужная пленка на поверхностности минерала, резко отличающаяся от окраски остальной его массы. Причиной П. является наличие на поверхности зёрен минерала тонких плёнок, образовавшихся в результате его изменения (например, под воздействием кислорода) и вызывающих радужный световой эффект (см. Иризация). Характерна для борнита, халькопирита, лимонита и др. На свежей поверхности излома минералов П. не наблюдается.

2. Цвет черты – окраска тонкого порошка минерала, оставляемого им при царапании о не глазурованную фарфоровую пластинку (бисквит). Тв-ть по шкале Маоса (5-6) 6-7. Черта не совпадает: пирит – латунно-желтая окраска, цвет черты черный; гематит – черная окраска, цвет черты красно-коричневый.

3. Прозрачность. Способность минерала пропускать через себя свет. Оценивается на качественном уровне путем просмотра минерала на просвет. По этому признаку:

- прозрачные (кварц, исландский шпат, хрусталь);

- полупрозрачные (гипс);

- просвечивающие в краях (опал);

- не прозрачные (пирит, гематит).

4.Блеск – способность минералов отражать падающий свет, зависит от показателя преломления минерала. Блеск минерала обусловлен отражением от поверхности граней кристалла или излома. Различают Ме и неМе

1. Минералы с металлическим и металловидным блеском (более 3.0). ме-напоминает блеск свежего металла (пирит, галенит), а металловидный(2.6 – 3.0), - потускневшей поверхности металла(графит, сфалерит). Эти блески присущи непрозрачным самородным металлам (золото, серебро, медь и др.), многим сернистым соединениям (галенит, халькопирит и др.) и окислам металлов (магнетит, пиролюзит и др.).

2.немее- блеск. характерен для свелоокрашенных, зачастую прозрачных минералов. Неметаллический блеск различается:

• Алмазный. (1.9 – 2.6)Самый сильный блеск, характерен для минералов - с высоким показателем преломления (алмаз, киноварь).

• Стеклянный. (1.3 – 1.9) Напоминает блеск от поверхности стекла. Неметаллический блеск присущ прозрачным минералам. Характерен для минералов с невысоким показателем преломления (кальцит, кварц).

• Жирный. Блеск, как от поверхности покрытой пленкой жира. Такой блеск обусловлен взаимным гашением отраженных лучей света от неровной поверхности минерала (нефелин, самородная сера).

• Перламутровый. Напоминает радужные переливы перламутровой поверхности морской раковины. Характерен для минералов с весьма совершенной и совершенной спайностью (слюда, гипс).

• Шелковистый. Присущ минералам с волокнистым строением. (асбест).

• Матовый или тусклый. Наблюдается и минералов с очень тонкошероховатой поверхностью излома (кремень, глина).

Блеск зависит от:

- состояния пов-ти мин-ла: если поверхность не гладкая, то наблюд-ся жирный блеск (кварц), восковой блеск;

- формы кристалла: волокнистая форма, то для минерала характерен шелковистый блеск.

У некоторых минералов блеск на гранях кристаллов и на изломе различный. Так, например, у кварца на гранях блеск стеклянный, а на изломе — жирный. Тонкие плёнки на несвежей поверхности и налёты посторонних веществ также резко изменяют блеск минерала.

5. Тв-ть – способ-ть минерала сопротивляться внешним механическим воздействиям, царапанию, шлифованию. является важным диагностическим признаком.

Существует несколько методов определения твердости. В минералогии действует шкала Мооса. Построенная на основе эталонных образцов, расположенных в порядке увеличения твердости:

1 Тальк Mg3[Si4O10](OH)2

2 Гипс Ca[SO4]*2H2O

3 Кальцит Ca[CO3]

4 Флюорит CaF2

5 Апатит Ca5[PO4]3(F, Cl)

6 Ортоклаз K[AlSi3O8]

7 Кварц SiO2

8 Топаз Al2[SiO4](F, OH)2

9 Корунд Al2O3

10Алмаз C

Значение шкалы Мооса являются относительными и определены условно, методом царапания. Т.е. кварц оставляет царапину на полевых шпатах (ортоклаз), но не может поцарапать топаз. Процесс определения твердости минерала по шкале Мооса происходит так: если, например апатит (тв. = 5) царапает исследуемый минерал, а при этом сам образец может царапать флюорит (тв. = 4), то твердость образца определяем = 4,5.

Эталоны шкалы Мооса могут заменить следующие предметы: лезвие стального ножа - твердость около 5,5, напильник - около 7, простое стекло - 5

6. Спайность – способ-ть мин-лов раскалываться или расщепляться по определенным плоскостям с образованием зеркально-гладкой поверхности.

Спайность связана со структурой кристалла и характером атомных связей. Вдоль плоскостей спайности силы связи оказываются более слабыми, чем вдоль других направлений. Плоскости спайности всегда обладают высокой плотностью атомов и во всех случаях параллельны возможным граням кристалла. Так, спайность пироксенов и амфиболов также непосредственно связана с их структурой, которая содержит цепочки кремнекислородных тетраэдров.

Спайность выявляют, прослеживая регулярные системы трещин в прозрачных минералах, таких как флюорит или кальцит, либо ровные отражающие плоскости, образующиеся при раскалывании кристаллов, что наблюдается у полевых шпатов, пироксенов и слюд. Следы плоскостей спайности играют важную роль определяющих направлений при оптическом изучении ксеноморфных зерен под микроскопом, не имеющих хорошо выраженных граней.

Степень совершенства проявления спайности исследуемого минерала определяется путем ее сопоставления с данными следующей 5-ступенчатой шкалы:

• весьма совершенная – минерал расщепляется легко расщепляется на чешуйки, пластинки, листочки (слюда, молибденит).

• совершенная - при ударе молотком - выколы, представляющих собой уменьшенное подобие разбиваемого кристалла. Так, при разбивании галита получают мелкие правильные кубики, при дроблении кальцита – правильные ромбоэдры (топаз, хромдиопсид, флюорит, барит). Образуются обломки с ровными гладкими гранями

• средняя характеризуется тем, что на обломках кристаллов отчетливо наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы по случайным направлениям (полевые шпаты, пироксены)

• несовершенная гладкие поверхности обнаруживается с трудом при тщательном осмотре неровной поверхности скола минерала (апатит, касситерит).

• Весьма несовершенная- нет гладких поверхностей.

При раскалывании минералов, лишенных спайности или обладающих плохой спайностью, возникают незакономерные поверхности излома, который по внешнему облику характеризуется как: раковистый (опал), неровный (пирит), ровный (вюртцит), занозистый (актинолит), крючковатый (самородное серебро), шероховатый (диопсид), землистый (лимонит).

При обработке камня наличие спайности облегчает получение плоских поверхностей вдоль ее плоскостей, но затрудняет шлифовку и полировку других плоскостей, поскольку при обработке могут возникать трещины спайности. Кроме того, спайность может стать причиной сколов минералов в процессе их использования.

12.Морфология монокристаллов и агрегатов.

- Облик кристаллов (габитус);

- Двойники;

- Штрихованность граней.

В зависимости от условий образования одни и те же минералы м/кристаллизоваться в различных формах, но внутренняя (кристаллическая решетка) структура всегда одинакова. В природе минералы кристаллизуются в виде: отдельных монокристаллов, сростков двойников, агрегатов.

Габитус – внешний облик кристаллов, м/б:

• Изометрический – формы одинаково развитые в трех пространственных направлениях: октаэдр, ромбоэдр, куб (октаэдр – алмаз, ромбоэдры – алмаз, кубы – барит, пирит).

• Вытянутый - формы, вытянутые в одном пространственном направлении: призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые (турмалин – призматические кристаллы, волластанит – игольчатые кристаллы, асбест - волокнистые).

• Плоский - формы, вытянутые в двух пространственных направлениях – таблитчатые, пластинчатые, чешуйчатые (слюда – чешуйчатые кристаллы).

Форма кристаллов м/б скелетная и дендрическая (древовидная разветвленная).

Двойники – закономерные сростки 2-х и более кристаллов часто являющиеся диагностическим признаком минералов.

Двойники: срастания (копьевидные –н-р, ласточкин хвост) и прорастания (ставролит – 2 гексагональные призмы прорастают др. в др.)

Полисинтетическое двойникование – срастание множества кристаллов (н-р, плагиоклазы –K-Na – полевые шпаты, карбонаты)

Агрегаты:

друзы – сростки, хорошо сформированных кристаллов, разных по высоте, различно-ориентированных, объединенных общим основанием;

щетки, корки – агрегаты, различные по высоте;

секреции – минеральные образования, заполняющие пустоты в горных породах. Заполнение происходит от периферии к центру. Если на поверхности пустот возникают щетки, то такие образования называют – жеоды (аметист, кварц);

конкреции – минеральные образования шаровидной формы, в которых заполнение вещества идет от центра к периферии (карбонаты);

оолиты – шаровидные образования, имеющие скорлуповатое строение;

сферолиты – шарообразные минеральные образования, имеющие радиально-лучистое строение (турмалин);

дендриты – кристаллы, имеющие сложное древообразное разветвленное строение (самородное серебро);

натечные агрегаты – когда минералы кристаллизуются из растворов (сталактиты, сталагмиты).

Агрегаты м/б натечные, землистые, древовидные.

Землистые агрегаты, в основном характерны для рыхлых, порошковатых минералов. К таким относятся и часть осадочных горных пород - глины (каолин), бокситы.

Штриховка на гранях - является характерным свойством того или иного минерала. Штриховки бывают:

• Поперечная параллельная (у Кварца).

• Продольная параллельная (турмалин, эпидот).

• Пересекающаяся (магнетит).

13.Генезис горных пород и минералов – общая, классификация процессов.

Процессы минераллообразования:

1)Эндогенные

•магматические

•постмагматические

- пегматитовые

- пневматитовые

- гидротермальные

2)экзогенные

3)метаморфические

Эндогенные процессы происходят внутри Земли и связаны с магматической деят-тью. Для них хар-ны высокие t-ры и давление.

Экзогенные процессы происходят на пов-ти Земли и связаны с переносом, переотложением, выветриванием, механическим разрушением горных пород и минералов.

Метаморфические процессы – процессы глубокого преобразования ранее образовавшихся горных пород и минералов под действием высоких температур и давления.

Магматические процессы – наиболее высокоt-ная стадия эндогенных процессов, связанная с крист-цией мин-лов из магмы в виде агрегатов магматических горных пород (t ≈700˚С).

Магма – многокомпонентная силикатная система, сод-щая 5-10% газовой фазы.

Пегматитовый процесс – процесс крист-ции остаточного магматического расплава обогащенного летучими компонентами, приводящих к образованию специфических горных пород крупнокристаллического строения, которые называют пегматитами. Хар-ны для образования: кварца полевого шпата, образуются пегматитовые жилы.

Пневматитовые процессы образования мин-лов из газовой фазы. На некоторых стадиях крист-ции магмы (возможны выделения P, Cl, F, S). Поднимаясь в верхние слоя → кристаллизация (при резком охлаждении) образуются минералы (сера, нашатырь).

Гидротермальные процессы – горячие горные растворы, выделяющиеся из магмы, проникая по трещинам в более холодные участки Земной коры, пары воды конденсируются вз-ют с боковыми горными породами и образуют гидротермальные жилы. Характерно для образования кварца, кальцита, барита.